冶金礦粉冷固球團粘結劑項目建議書

1、冶金礦粉冷固球團粘結劑項目建議書 一、項目背景 近年來，隨著我國鋼鐵產(chǎn)量不斷攀升，高爐益日上大型化、現(xiàn)代化發(fā)展，對爐料的需求提出了更高的要求，合理的爐料結構越來越受到重視。但隨著礦石資源的日趨緊張，受鐵礦石資源和設備加工、粘結劑條件的制約等問題，造成球團礦質(zhì)量進一步惡化， 尤其是我國普遍采用膨潤土、硅酸鈉、水泥作為粘結劑，大都存在著生球粉化率高、干燥速度慢、強度低，含鐵品位降低嚴重等問題與國外產(chǎn)品相比有很大差距，為滿足高爐生產(chǎn)合理爐料結構的原料要求，不得不從國外進口球團礦。另外，據(jù)統(tǒng)計我國鋼鐵年產(chǎn)量已達3.5億噸，伴生的含鐵二次含鐵資源（如燒結除塵灰、返礦、高爐除塵灰、煉鋼轉爐污泥等含鐵塵泥）

2、每年約產(chǎn)生千萬噸以上，這些含鐵塵泥含鐵量高達45%左右，有些企業(yè)將部分含鐵塵泥返回燒結廠加以利用，但由于該物料用普通粘結劑極難成型，致使成球性能、燒結礦品質(zhì)、透氣性都達不得高爐應用要求。只能放進廢料場積存，既對環(huán)境污染嚴重，又浪費資源，所以，如何提高“資源利用率、優(yōu)化高爐爐料結構、提高球團礦冶金性能，解決現(xiàn)有球團礦因粘合劑質(zhì)量及含鐵塵泥粉料再利用等問題、實現(xiàn)企業(yè)循環(huán)發(fā)展”成為行業(yè)科研部門研究的重點。 二、我國冷固球團礦粘合劑的現(xiàn)狀 近年來，我國許多冶金科技工作者致力于研制球團粘合劑的制作和實際應用，在認真總結經(jīng)驗的前提下，為了解決球團粘合劑在實際應用中出現(xiàn)的具體質(zhì)量問題，提出了多方面提高球團的

3、粘結強度、干燥速度和減低成本的配制方法。大多采用膨潤土、水泥、cmc、焦油、淀粉、聚乙烯醇等作球團粘結劑。傳統(tǒng)球團礦生產(chǎn)主要用膨潤土、水泥作粘結劑，屬含水鋁硅酸鹽，sio2 和al2o3含量高達71.14，k2o、na2o等有害雜質(zhì)含量高達2.6，這一特性決定了球團礦品位的降低。目前我國球團礦生產(chǎn)膨潤土配加量平均在 25，水泥8-10%之間，在煉鐵過程中它們轉化為廢渣，成為廢棄物。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，利用無機物作粘結劑配加量每提高1，球團礦品位降低0.6，球團礦每降低1的品位，同時，含鐵爐料每提高1sio2 含量，相當于增加渣量814，每100kg渣量影響高爐冶煉產(chǎn)量和焦比各為34，這將給煉鐵廠造成

4、巨大的經(jīng)濟損失；采用cmc、淀粉、聚乙烯醇等作球團粘結劑，但因耐高溫性能差，在焙燒過程中易失去粘性，造成粉化率提高，影響球礦質(zhì)量；采用焦油作球團粘結劑，雖說球團性能好，但生產(chǎn)應用工藝復雜，影響生產(chǎn)產(chǎn)量。所以改善粘結劑質(zhì)量，提高含鐵塵泥再利用率是企業(yè)發(fā)展的重要途徑之一。 三、冶金礦粉及含鐵塵泥冷固球團粘結劑技術研究 球團礦的物理性能及冶金性能是球團礦質(zhì)量的重要組成因素，球團礦質(zhì)量的好壞，關鍵是配料和粘結劑，配料是高爐優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的先決條件，粘結劑是加工球團礦的關鍵，所以粘結劑的選擇與研制特別重要，尤其含鐵塵泥球團再利用問題。 為此，為了達到冶金礦粉及含鐵塵泥生產(chǎn)冷固球團用于煉鐵工藝要求，我所

5、選擇“冶金礦粉及含鐵塵泥冷固球團粘結劑技術”為研究與開發(fā)課題。 同時我所并進行了“熔劑性球團礦、冷固結含碳球團礦、含鈦護爐球團礦、直接還原和熔融還原等預還原球團礦”等品種成型的研究工作。本項目經(jīng)河南省分析測試中心檢測，產(chǎn)品的各項技術指標符合q/kjmh001-2006標準要求，經(jīng)云南昆鋼技術中心試驗和昆鋼集團、鄭州新華爐料科技有限公司等國內(nèi)冶金、化工企業(yè)應用表明，成品球團強度化學成分等多項指標均可達到冶金生產(chǎn)需要。本冶金礦粉及塵泥球團粘結劑技術與國內(nèi)現(xiàn)有球團粘結劑相比，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)膨潤土等有、無機粘結劑;具有粘結力強、改善礦粉成球性能、提高生球強度與抗磨指數(shù)、降低反礦率和球團礦焙燒溫度、縮短焙燒

6、時間，提高球團礦品位、改善還原性能等特點。2006年12月有河南省科技廳組織冶金、化工領域專家、學者對該項目進行了鑒定，一致認為：“該項目原料資源豐富，生產(chǎn)工藝簡便，使用于冶金礦粉及含鐵塵泥生產(chǎn)冷固球團效果好，其整體技術水平達到國內(nèi)先進水平，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，具有重要的推廣應用價值”。 四、冷固球團粘結劑的機理 1、該粘結劑具有極強的水化作用，遇水后迅速高度分散成單體，填充在礦粉顆粒的空隙中，由于單體有很強的膠體性質(zhì)，增強了礦粉的粘結作用，因其塑性使生球受到?jīng)_擊時，不至變形破碎，提高了生球的落下強度。2、該粘結劑對礦粉有很強的親合粘結功能，可改善混合料的親水性，促使母球迅速生成，縮短造球

7、時間，提高生球產(chǎn)量。因粘結劑成分中有催化劑，可提高生球的干燥速度，縮短干燥時間，從而利于提高生球產(chǎn)量成品球強度。3、該粘結劑的高溫可燃性，可增加球的內(nèi)外透氣性，使成品球的微氣孔度增加，還原性改善，抑制還原遲滯現(xiàn)象，消除夾生球現(xiàn)象，從而縮短焙燒時間、提高產(chǎn)量、節(jié)省燃耗和電耗，使球團入爐比例增加，焦比降低，鐵含量增加。五、冷固球團粘結劑性能及作用 1、解決傳統(tǒng)球團粘結劑生球強度低、粉化率高、干燥速度慢、降低品位嚴重、冶金含鐵粉料成型難度大、利用率低等問題；2、提高造球率和生球強度，提高球團爆裂溫度，又可提高成品球團礦的強度；3、提高球團礦的還原軟化溫度，抑制球團礦還原時的遲滯現(xiàn)象；4、提高球團礦品

8、位和球團微孔隙度，改善球團礦的還原性能。5、縮短球團礦的高溫焙燒時間，提高球團礦產(chǎn)量，降低電能消耗和總熱量消耗成本。六、球團粘合劑技術創(chuàng)新點 本項目用于冶金礦粉或含鐵塵泥（如高爐灰、軋鋼皮、鐵屑、沉泥、返礦、除塵布袋料、煉鋼除塵灰及其它含鐵粉料）生產(chǎn)冶金爐料冷固球團?？纱?zhèn)鹘y(tǒng)球團用傳統(tǒng)膨潤土、硅酸鈉、水泥、焦油、cmc、淀粉、聚乙烯醇等作球團粘結劑?？山鉀Q采用上述粘結劑球團生產(chǎn)生球粉化率高、干燥速度慢、強度低，降低品位嚴重；冶金含鐵粉料成型造粒難度大、利用率低等問題。具有粘結力強、改善礦粉成球性能、提高球團強度、降低反礦率和球團礦焙燒溫度、縮短焙燒時間，提高球團礦品位、改善燒結產(chǎn)量指標、提高

9、燒結礦品質(zhì)等特點。 七、應用領域 1、燒結球團：適于各種礦粉及含鐵廢物料成型造粒用于燒結爐料；2、高爐煉鐵：適用于各種鐵礦，生產(chǎn)自燒性、酸性和含碳球團；3、轉爐煉鋼：適用于軋鋼鐵磷、沉泥等生產(chǎn)冷壓球團用于轉爐做造渣脫磷劑和冷卻劑；4、直接還原鐵：鐵礦含碳球團用于環(huán)形轉底爐生產(chǎn)化鐵球團或用于生產(chǎn)海綿鐵；5、高爐冶煉高錳渣：各種錳礦制成冷壓球團生產(chǎn)高錳渣。6、化鐵爐化鐵：鐵礦含碳球可直接入化鐵爐冶煉，用自還原球團代替 20% 左右的生鐵不會對化鐵爐操作產(chǎn)生不利影響。7、焦粉、銘礦粉、磷礦粉、銅、鉛、鋅等有色礦粉及耐火材料制成冷壓球團用于冶煉或煅燒。 八、 冶金礦粉及含鐵塵泥球團成型 冶金礦粉及含鐵

10、塵泥球團成型可分：造粒成型和對輥成型兩種工藝：1、造粒成型工藝：原料按比例通過元盤配料機，皮帶輸送給造球機，按比例加入球團料、粘結劑、水，成球后過滾筒振動篩入倉，儲存24小時出廠運至燒結廠焙燒。該球團粒度小，目前大部分廠燒結球團生產(chǎn)使用；2、對輥成型工藝；將上述攪拌好的物料通過輸送機輸送到對輥成型，啟動輥成型機，然后將球團通過輸送機輸送成品場地自然干燥或用烘干即可。 該球團粒度大，適于生產(chǎn)熔劑性球團礦、冷固結含碳球團礦、含鈦護爐球團、直接還原和熔融還原等預還原球團礦品種。九、燒結球團粘結劑的生產(chǎn)及用量1、固體干粉生產(chǎn)：采用高分子材料、催化劑、活性劑復配而成。添加量為：直接與球團物料混合造粒；添

11、加量為11.2%（根據(jù)物料性質(zhì)而定）。2、液體生產(chǎn)：工藝簡單，冷水制作30分鐘出產(chǎn)品，無能源消耗、無污水、無有害氣體排放，噸成本380元左右。生產(chǎn)工藝流程如下： 原料 水 助劑 常溫反應 成品添加量為：根據(jù)物料性質(zhì)添加液體粘結劑，添加量為8%15%。十、生產(chǎn)設備 反應釜（攪拌機）、粉碎機、風選機 、輸送泵、成品罐、罐裝、計量等用具。 十一、技術服務球團生產(chǎn)線工藝流程的選擇 1.1 工藝流程的確定是球團生產(chǎn)線能否順利達產(chǎn)的首要問題。1.2 球團工藝流程按粘結劑區(qū)分： （1）“原料加無機粘結劑”工藝流程，該流程比較簡單，但由于無機原料灰分高，故制成的球團灰分含量高；（2）“原料加有機粘結劑”工藝流

12、程，該流程增加了有機粘結劑的制備工段，制成的球團灰分低，但熱強度較差；（3）“原料加復合粘結劑”流程，該流程粘結劑制備較復雜，制成的球團冷、熱強度高，灰份少，如開封潔凈煤化工研究所的球團粘結劑效果特別理想。（4）“原料無粘結劑”工藝流程，該流程采用高壓成型機，使原料在干粉狀態(tài)下輥壓成型，制成的球團初始強度好，球團密度高，但有些物料成型率低，后期沒有強度；只適合部分礦粉壓球。1.3 根據(jù)球團干燥與否的流程配置：（1）“原料/成品干燥”流程，原料干燥系統(tǒng)可控制原料水份，對后期攪拌、成型型球順利進行，這類工藝流程適用于高產(chǎn)量，連續(xù)性生產(chǎn)線；（2）“原料干燥”流程；適用于水份過大無法成型的地區(qū)以及某些

13、對水份要求嚴格的有機粘結劑流程；大部采用的干燥設備為滾筒干燥；（3）成品干燥機：分立式、臥式、網(wǎng)帶式干燥，結構簡單，經(jīng)濟適用，熱源既可以采用企業(yè)的廢氣余熱，又可用各種燃料專門供熱。1.4 根據(jù)球團生產(chǎn)線的地基分類：（1）鋼架結構，這類流程布局簡化，建設周期短；（2）立式結構，這類流程占地面積少，通過幾層平臺的高度，對各設備進行溜槽聯(lián)結，減少了物料輸送設備；（3）平行式結構，這類流程一般利用平地平行布置設備，占地面積較多，設備之間均需輸送設備聯(lián)接；（4）復合式結構，這類流程一般把破碎工段置放平地，然后把料倉.攪拌.壓球機按一定的高度布置，占地面積較少，考慮了設備維修方便，應用較多。 2 球團生產(chǎn)

14、線主機的配置 目前國壓球機是球團生產(chǎn)的把關設備，決定著生產(chǎn)線的實際產(chǎn)量。 2.1.1 如何確定壓球機的實際產(chǎn)量。如果原料成型前物料水份為12%，單球重量50克，主軸實際轉速每分鐘15轉，總球窩180個，則濕球小時產(chǎn)量=單球重*球窩數(shù)量*主軸轉速*60。有的設備廠家標注年產(chǎn)量是3萬噸，5萬噸，10萬噸，是不準確的，應該以每年實際運轉工作時間來確定壓球機的小時產(chǎn)量，再以小時產(chǎn)量的公式來規(guī)定機器實際產(chǎn)量，這樣就可以檢驗設備廠家提供的壓球機是否滿足要求。此外：同規(guī)格壓球機的球窩越大，壓球機產(chǎn)量越大；球窩越小，壓球機的產(chǎn)量也越小。 1.1.2 壓球機的傳動方式 a 電機帶動硬齒面減速器，減速器低速輸出為

15、雙軸平行，通過齒輪聯(lián)軸器帶動球輥相對運轉，給料方式采用螺旋推進和排氣裝置，適用于干粉成型。此種傳動方式，壓球輥轉動平穩(wěn)，齒輪壽命長，傳動扭矩大，輥面線壓力高達100kn以上，一般應用于冶金、耐火企業(yè)的干粉成型的球團生產(chǎn)線上。由于國電機帶動減速器，減速器低速輸出軸為單軸，通過聯(lián)軸器帶動壓球輥軸上一對大齒輪相對運動，即懸掛式齒輪形式。此種傳動方式為目前大多數(shù)壓球機生產(chǎn)廠家普遍采用，由于其結構簡單，價格較低，國改進型；即把懸掛式齒輪改為齒輪箱，增大了傳動扭矩，提高了生產(chǎn)量，價格比雙輸出軸形式低許多，已在國內(nèi)逐步推廣。d 開式傳動方式，即電機直接帶動幾檔開式齒輪傳動，僅限于小型試驗或極低產(chǎn)量使用，目前

16、已在國壓球機的壓力調(diào)整方式 (1) 油缸形式：液壓泵把油壓入油缸，油缸抵住壓球機浮動軸承座，通過壓力表顯示來控制和反饋物料成型時的實際壓力。(2) 彈簧形式：采用螺旋式或碟型彈簧抵住浮動軸承座，通過調(diào)整彈簧的壓縮量，控制物料成型時的實際壓力。(3) 螺桿固定形式：予先設定螺桿的強度，機器運轉時不能反映和控制物料的實 際壓力，這種設備結構簡單，制造成本低，售價便宜。 2.1.4 壓球機輥套形式 (1) 無鍵裝配形式：其中分為 a 緊配合熱裝法，即把帶球窩的輥套加熱后裝到輪轂上，這種裝配形式加工精度高，加工溫度控制嚴格，更換時必須有專用裝置，一般用于高壓壓球機；b 錐套裝配法，即輥套或輪轂設計有錐

17、度，依靠中間錐套把緊，這種形式有利于輥套的拆裝，應用于中低壓壓球機。c 螺栓緊固法，即輥套和輪轂設計有螺栓孔，用精制的高強度螺拴把緊，這種方式有利于輥套的現(xiàn)場拆裝，濕法中低壓壓球機應用較多。(2) 鍵聯(lián)結裝配方式：即軸和輥套均有鍵槽，利用鍵把軸和套聯(lián)接，由于軸上開有鍵槽和螺紋，故主軸直徑比無鍵裝配形式的軸徑略粗大。(3) 輥瓦拆卸裝配形式：即輥套分若干等分，依靠輪轂上面的定位銷和螺栓進行緊固。在輥瓦制造過程中，采用熱處理，輥瓦極易變形，將來不能順利更換，省去熱處理，輥瓦又不耐用。由于這種裝配方式，輥瓦的體積小，重量輕，極利于現(xiàn)場的更換，因此很有推廣使用價值，但是輥瓦的耐用性還需盡快提高。22

18、攪拌機是球團生產(chǎn)的咽喉設備，關系到球團的最終質(zhì)量和壓球機的順利成型。不少球團生產(chǎn)線在設備選型時，等量考慮物料的攪拌，造成投產(chǎn)后攪拌工段供料不及時，影響整線產(chǎn)量。 221攪拌機按工作時間來分，有間歇式和連續(xù)式兩種。a間歇式攪拌：幾種物料用定量斗按比例加入攪拌機中，經(jīng)3-8分鐘充分混合攪拌后，卸料進入成球工段，這種攪拌方式可以不用給料機連續(xù)給料，適用于攪拌要求高的場合，如果采用多臺輪流工作，可以形成連續(xù)供料。b連續(xù)式攪拌：幾種物料通過各自的給料機連續(xù)不斷地進入攪拌機中混合攪拌，混合均勻的物料連續(xù)不斷地卸料后進入成球工段，這種攪拌方式適用于較大產(chǎn)量的生產(chǎn)線。 222攪拌機按結構來分，有臥式，立式，組

19、合式三種。 臥式有雙軸，三軸螺旋攪拌機；立式有輪輾，混捏機，單軸，雙軸，三軸螺旋攪拌混捏機；組合式即把兩種機型加以組裝改進而成。 大型生產(chǎn)線采用連續(xù)雙軸螺旋攪拌機比較適用，中小型生產(chǎn)線兩種攪拌方式均可采用。 23 破磨設備用于球團生產(chǎn)線原料制備，必須確保出料粒度和產(chǎn)量。破磨設備雖然屬于非標準設備，但多年來各行各業(yè)應用廣泛，已形成通用的機器型號，在選擇使用時比較方便。球團生產(chǎn)采用破碎機、磨粉機，如對輥破、反擊破、雷蒙磨、球磨等立式、臥式。 2.3.1立式破、磨機器有：a立式復合破碎機、立軸式破碎機，立式復合破碎機的轉子上有錐形的錘板，下部設有錘盤和錘頭，轉子體運轉時蓄能較大，入料粒度可以偏大一些

20、；立軸式破碎機采用二排或三排上下布列的錘盤和錘頭，適用于粒度小于30mm的物料破碎；立式破碎機的錘頭磨損后，調(diào)整比較困難，大多采用更換錘頭的方法。b立式磨粉機、攪拌磨機，加工的物料粒徑細小，粒度均允，均是國球團生產(chǎn)線的安裝調(diào)試 3.1 球團生產(chǎn)線各種設備的安裝：首先，要選擇對工藝流程和機器結構比較熟悉的人員，這樣，可以避免因不熟悉情況而出現(xiàn)的失誤；其次，要合理確定各設備的聯(lián)結角度，嚴格檢測各安裝部位是否按圖施工，尺寸位置是否準確無誤；最后，要及時調(diào)整、處理安裝中發(fā)生的機、電、構件、基礎、連接件的問題，不得推諉扯皮，影響安裝工作順利進行。32球團生產(chǎn)線的調(diào)試 3.2.1機器調(diào)試：第一步，單機進行

21、空載試車，順序是由后面的設備逐臺進行，檢驗電機運轉方向是否正確，各主機運轉是否正常，軸承溫升是否過高，潤滑油脂添加是否適量，如果異常，停車查清故障，排除后方可再次啟動試車。第二步，整線負荷試車，順序是由后面的設備逐臺啟動，整線機器運轉正常后投料運行。物料的添加先少量，逐步到正常，檢查各機器是否悶車，電流是否過大，溜槽是否排料順暢，如發(fā)生異常，由前往后逐臺停車，進行檢查，排除異常后再開車運行。第三步，整線試生產(chǎn)，一般要連續(xù)運轉4-8個小時，不得有任何異常情況發(fā)生，如有發(fā)生，由前往后逐臺停車，排除故障后重新運轉，時間重新計算。3.2.2原料水分的調(diào)試：在球團生產(chǎn)過程中，物料水分要嚴格控制，控制位置一般在攪拌機處。物料太干，壓球時，容易出現(xiàn)兩半球和碎球現(xiàn)象；物料太濕，壓球時容易造成壓球機球窩粘滿物料不出球和悶車現(xiàn)象。一般壓球機成球時水份：粘結劑采用石灰和粘土成型時水份為18-20%；粘結劑采用紙漿或腐植酸成型時水份為10-12%；采用復合型粘結劑成型時水份為11-13%；粘結劑采用瀝青成型時水分為2-4%；無粘結劑年青褐煤成型時水份為12-18%；無粘結劑風化無煙煤擠